高品位精密レーザ切断加工用ノズルの開発

摘要

固体レーザの一種であるYAGレーザは広く用いられているが，その波長は近赤外領域に属することから基本的に熱加工である．そのためレーザ光により工作物は溶融，蒸発され，それらの一部は加工点における材料の気化圧力により周囲へ飛散して表面にスパッタとして付着する．このスパッタについてはあらかじめ防止剤を塗布することにより抑制が可能である．しかし，残りの溶融材料は，レーザ光と同軸方向に噴出されるアシストガス流によって下方へ押し流されるようにして排出されるが，除去しきれなかった溶融物の一部は工作物裏面にドロスとして残留し，精密切断加工における表面特性を悪化させる．このようにアシストガスの流れはドロスの生成に大きな影響を与えることから，その流れを解析することは加工精度向上のために重要である．また，アシストガスはレーザ光と同軸の円筒ノズルより噴出されることから，ノズルの形状がアシストガスの特性に大きな影響を与える．したがって，ノズル形状を適正に設計することによりアシストガス流を制御でき，その結果ドロスを効果的に抑制することが可能となる．そこで本報ではアシストガスの特性を検討した結果について述べるとともに，薄板のレーザ切断加工においてノズル形状がドロスの生成に及ぼす影響，さらに新しく開発したノズルを用いた場合のドロス低減効果について報告する．